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l e s c h r e i b u n g " r; e r n r e a k t o r Die Erfindung betrifft
einen Kernreaktor und insbesondere die einen Teil des Kernreaktors bildenden @ärmetauscher;
die @rfindung ist insbesondere für Kernreaktoren in Betondruckkesseln bestimmt.
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Ein Problem , das bei der Verwendung von F.ernreaktoren auftritt,
bei denen die Wärmetauscher ein integraler Bestandteil des Reaktors sind, ist dadurch
gegeben, daß die Wärmetauscher gewöhnlich eine realtiv höhere Fehlerwahrscheinlichkeit
besitzen im Vergleich mit der Masse der innerer. Reaktorkomponenten. Von den verschiedenen
Sektionen eines typiscl:en Dampfkesselsystems, z.B. dem Durchlaufkessel und dem
Überhitzer, dem Wiederheizabschnitt und dem Kleinkessel ist es gewöhnlich der Wiedererhitzerabschnitt
des Kessels, der mit der größten Wahrscheinlichkeit im Betrieb ausfällt.
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@emä@ der Erfindung wird ein Ker@reaktor vorgeschlagen mit einem
Betondruckkessel, in dem mindestens eine Wärmetauschereinheit untergebracht ist,
der dadurch gekennzeichnet ist, da@ jede Wärmetauschereinheit in einen Gehäuse enthalten
ist und jeweils einen entfernbaren Wledererhitzerabschnittt aufweist, der teilwelse
innernals des Gehäuses und tellweise innerhalb einer Öffnung unter @ebracht ist,
die sich durch die Wandung des et#on@ruckkessels erstreckt.
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Dem @mäß kann slen in Abwelchung von den übri@en fel@lonen @es kessels
der Wie@ererjotzerabschnitt relativ leicht @as dem Druchkessel chtf@rn@@ lassen.
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@in Ausführun, steis@i@@ f@r den @rfinnungsgegenstand soll unter
Bezu@n@@@e auf @le bei @@@ ten @eich@ungen @@@er erläutert wer@@@@: Fig. 1A und
1@, zus@@@@@@@f@gt, sie in Fig. 1 angegebe.., @@@gen @@@en Längsschnitt durch eine
Ausführung@for@ Fig. 2 ist ein @e. nitt nach @inie II-II der Fig. 3, Fig. 3 zeigt
den drä@er fär das Wiederernitzerrohrende, und Fig. 4 zeigt einen Schnitt nach Linie
IV-IV in Fig. 2.
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Die Erfindung befaßt sich insbesondere mit gasgekühlten graphitmoderierten
Kernreaktoren, wie sie in
der britischen Patentanmeldung 41675/68
beschrieten sind.
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In der Zeichnung ist die äußere Peripherie der Seitenabschirmung
1 des @ernreaktor-Cores gezeigt und im Abstand von dieser die Seitenwandung 2 des
Letondruckkessels mit einer Isolationsschicht 3 und einer Kembran-auskleidung 4.
In dem Ringraum zwischen der Core-@citenabschirmung 1 und der @embranauskleidung
4 befindet sich eine @enrzahl von Kesseleinheiten 5.
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Diesen sind Gasumwälzeinrichtungen zugeordnet für die Umwälzung des
gasförmigen Kühlmittels zwischen dem Reaktor-Core und den Kesseleinheiten.
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Typischerweise umfaßt jede Kesseleinheit einen Hauptdurchlaufkesselabschnitt
für die Zuführung von Dampf zu einer dem Reaktor zugeordneten Dampfturbine und einen
Wiedererhitzer, dem Dampf von einer Zwischenpunkt der Dampfturbine im Rücklauf zum
Reaktor zugeführt wird für die weitere Lrhitzung, bevor der Dampf durch die verbleibenden
Turbinenabschnitte expandiert wird.
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Jede Kesseleinheit ist in einem Kesselgehäuse @ untergebracht, und
der Wiedererhitzen 7, der als Wärmetauscher ausgebildet ist, ist horizontal im oberen
Teil des Gehäuses 6 angeordnet. Der Wi@dererhitzen 7 befindet sich in einem Gehäuse
8, das sich vollständig äber die Oberseite des Kesselgehäuses 6 erstreckt und in
eine Öffnung 9, die sich durch die Seitenwandung 2 des Betondruckkessels erstreckt
5 ist festzuhalten, daß dic @embranauskleidung 4 sich durch das
Loch 9 bis zu einem. Punkt jenseits der äußeren Peripherie der Lruckkesselseitenwanaung
2 erstreckt Das erhitzte Kühlmittel tritt aus uem Reaktor-Core durch einen Auslaß
10 aus und strömt für den Wärmeaustausch über die Rohre 11 des Widdererhitzers 7.
Das Kühlmittel tritt aus dem Wiedererhitzergehäuse 8 durch Auslaßöffnungen lla aus
und strömt von dort nach unten durch die Hauptwärmetauschereinheit =.
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Zwar sind die Auslaßöffnungen lla bei uem dargestellten Ausführungsb-eispiel
innerhalb des vom Kesselgehäuse 6 umschlossenen Raumes angeordnet, doch ist festzuhalten,
daß erforderlichenfalls die Kühlmittelauslaßöffnungen 11 an einen Punkt des Wiedererhitzergehäuses
8 verlegt werden können, der innerhalb der öffnung 9 in der Seitenwandung des retondruckkessels
2 liegt. In diesem Fall würde das aus den Auslaßöffnungen 11a austretende KUhlmittel
in das Hauptkesselgehäuse 6 über einen Ringraum 12 zurückfließen, der sich zwischen
dem Wiedererhitzergehäuse 8 und der Druckkesselisolation 3 befindet, die sich bis
in die Öffnung 9 erstreckt; das Kühlmittel würde dann in das Hauptkesselgehäuse
6 durch den Ringraum 13 eintreten. bei dem, dargestellten Ausführungsbeispiel ist
ersichtlich keine Kühlmitteldichtung am Auslaß 10 vorgesehen und ebensowenig am
Ringraum 13, der Grund dafür ist, daß das Kühlmittel vom Boden der Einheiten 5 zu
den Gasumwälzeinrichtungen geführt wird. Falls keine
solche Führung
vorgesehen ist, können entsprechende Abdichtungen in dem mit der. Wiedererhitzer
7 verbundenen Gaskreislauf erforderlich sein, Bezüglich der Einzelheiten der Konstruktion
des als Wärmetauscher ausgebildeten Wiedererhitzers 7 ist zu bemerken, daß diese
auf einem Doppelwandungsrohrsystem basiert. Eine Serie von Rohren 14 erstreckt sici
von einem Dampfeinlaßkopf 15 durch essen Lndwandung 15a und von dort längs des Wiedererhitzers.
Jedes Rohr 14 enthält in räumlichem Abstand ein inneres Dampfauslaßrohr 16, die
alle durch die Endwandung 17a eines Dampfauslaßkopfes 17 ragen. Man erkennt in Fig.
4, daß die inneren Rohre 16 äußere Stützrippen 16a auftçeisen, welche die inneren
Rohre 16 von den äußeren Rohren 14 im Atstand halten und realtive Bewegungen der
Rohre in radialer Richtung unterbinden.
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Alternativ könnten aucii die äußeren Rohre 14 mit nach innen ragenden
Abstandsrippen versehen sein.
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Jedes zusammengesetzte Wiedererhitzer-Wärmetauscherrohr wird an seinem
äußersten Ende durch Anschweißen des Rohres in der Endwandung des zugeordneten Kopfes
befestigt.
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Die Rohre werden an ihrem innersten Ende (d.h. nahe dem Auslaß 10)
mittels einer Gitterstruktur 21 gehalten, die in Fig. 3 gezeigt ist. Die lenden
der Rohre 14 sina so geformt, daß sie in von der Gitterstruktur getragenen Lagern
ruhen.
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Der Einlaßkopf 15 ist ein geschlossenes Gefäß mit einer Dampfeinlaßöffnung
15b und einer äußeren Schürze 15c, die bei 20 mit der Membranauskleidung 4 verschweißt
ist; wie oben erwähnt, erstreckt sich die Membranauskleidung 4 durch die Ütfnung
9 bis zu einem Punkt Jenseits der äußeren
Peripherie des Betondruckkessels.
Der @inlaßkopf 15 weist ferner einen Halsabschnitt 15b auf, in dem die Auslaßöffnung
17b des Auslaßkopfes 17 befestigt ist, der, wie man Fig. 1A entnimmt, in dem Linlaßkopf
15 enthalten ist.
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Die Isolation 3, welche das Innere des Druckkessels auskleidet, kleidet
die Öffnung 9 nicht vollständig aus, sondern endet innerhalb der Öffnung und wird
durch die Isolation 18 fortgesetzt. Eine Külse 19 aus Isolationsmaterial deckt denjenigen
Teil des @inlaßkopfes 15 ab, der sich von der Seitenwandung 2 des @etondruckkessels
weg erstreckt.
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@a es sich bei den Teilen 18 und 19 um relativ weiches thermisches
Isolationsmaterial handelt, nämlich Mineralfasern vom Asbesttyp, ergibt sich, daß
die einzige für das Entnehmen der gesamten Wiedererhitzereinheit zu unterbrechende
Verbindung die Schweißung 20 ist. Demgemäß wird für das Kerausnehmen der Wiedererhitzereinheit
die Isolation 19 entfernt,und die Schweißverbindung 20 zwischen der Membranauskleidung
4 und dem Fortsatz des Linlaßkopfes 15 wird aufgeschnitten. Alternativ könnte anstelle
der Schweißung 20 auch eine Schraubflanschverbindung angewandt werden; eine solche
Verbindung muß offensichtlich eine erhebliche Festigkeit aufweisen, da sie die einzige
Stelle ist, an der die inhärenten Kräfte infolge der Druckdifferenz zwischen dem
Reaktorkühlmitteldruck und dem Atmosphärendruck aufgenommen werden.
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Eine weitere Alternative ergibt sich bei Verlängerung der Wiedererhitzerrohre
, die direkt dem Kühlmittel fluß ausgesetzt sind. Demnach kann senkrecht zu den
Rohren
eine Drosselplatte befestigt werden etwa in der @itte der
Auslaßöffnungen lla, so daP sich eine parallele Gasstromung ergibt, bei der ein
Teil des Kühlmittels direkt durch die Auslaßöffnungen 11a austritt unc' ein weiterer
Teil durch eine Mittelöffnung der Drossel-
um im Wärmeaustausch mit der inneren Zone der Wiedererhitzerrohre zu einem Funkt
nahe der Endplatte 15a des Einlaßkopfes 15 zu strömen, an welchem Punkt die Strömung
umkehrt zu den Auslaßöffnungen 11a unter Wärmeübertragung auf die äußere Zone des
Wiedererhitzers.
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Dieser @ffekt kann einfach durch Ausnutzung des Gasströmungsmomentes
bewirkt werden, um einen Strahl von der durchbrochenen
auszubilden, dessen Strömung sici; bis zur Enaplatte 15a des Einlaßkopfes erstreckt.
Dieser Effekt kann weiter verstärkt werden durch Anordnung einer zylindrischen Drossel
auf der stromabwärts liegenden Seite der
rund um deren Öffnung, um zu verhindern, daß die Umkehr der Casströmung in den äußeren
Pfad vorzeitig erfolgt.
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Bei anderen Reaktorgrundrissen, beispielsweise vom "Telefonwählscheibentyp",
kann es vorteilhaft sein, wenn der als Wärmetauscher ausgebildete Wiedererhitzer
vertikal angeordnet wird z.B. in der Deckwandung des Betondruckkessels.
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Die Erfindung ist auc;: anwendbar auf das sogenannte "Kleinkesselkonzept",
beschrieben in den britischen Patentanmeldungen 37418/67 und 54668/67, gleichgültig,
ob solche Kleinkessel mit einer Luftabsckeiderwärmeversorgung verbunden sind oder
nicht, wie in der britischen Patentanmeldung
41687/68 beschrieben.
Der Kesselaufbau wäre grundsätzlich derselbe, wie hier beschrieben, doch ergEben
sich wahrscheinlich geringfügig unterschiedliche Anordnungen für die Eewirkung der
Gasströmung durch den Kessel.
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Patentansprüche :